四棵树煤矿自燃“三带”考察及影响因素分析

为了研究影响采空区自燃"三带"分布因素的影响情况,以新疆乌苏四棵树煤矿A504工作面为研究对象,采用现场考察和数值模拟相结合的方法,考察了采空区自燃"三带",研究了氧气浓度、瓦斯浓度与到工作面距离的函数关系,自燃带宽度和位置与工作面风量和推进度的关系。结果表明,A504工作面采空区中氧气浓度、瓦斯浓度与到工作面的距离呈线性关系;工作面风量变化时,自燃带本身宽度变化不大,但风量减小时自燃带整体位置会向工作面靠近,风量增加时向采空区深部移动;随推进度的增加,自燃带整体会向采空区深部移动,自燃带起止位置、宽度与推进度均呈幂函数关系。     

“两进一回”通风工作面采空区煤自燃区域分布规律

为研究"两进一回"通风工作面采空区煤自燃区域分布规律,模拟分析了塔山煤矿8301工作面回采期间不同工况下采空区氧气浓度,确定了煤自燃危险区域并提出相应防灭火措施。结果表明:"两进一回"通风工作面采空区煤自燃危险区域较大,自燃带在回采长度为150 m时达到96 m;注氮可大幅度改变采空区内自燃"三带"分布,减小采空区煤自燃危险区域。针对"两进一回"通风工作面,应考虑在采空区两侧注氮;增加风量可使自燃带边界向采空区深部延伸,且加大其前端距工作面的距离。     

小保当一号煤矿采空区垂直漏风规律研究

小保当一号煤矿112207工作面埋藏浅、易自燃,受采动影响极易形成裂隙与地表沟通,给工作面煤自燃防治带来了压力。为保障煤矿安全生产,更好地开展小保当一号煤矿112207工作面自燃的防治工作,利用SF6示踪气体检漏技术,对112207工作面进行现场漏风观测,分析得出其地表垂直漏风规律,采空区对应地表漏风范围工作面后240～466 m;通过计算得到,采空区对应地表位置沿工作面倾向距回风巷越近,漏风程度越大;沿工作面走向距工作面越远,漏风程度越小;相邻采空区之间存在内部水平漏风,根据所得规律提出相应的漏风控制措施,降低采空区外部漏风的可能性。     

近距离煤层群同采防灭火技术北大核心

以西北矿区某矿近距离煤层群同采采空区自然发火情况为背景,通过理论分析、数值模拟与现场测试对邻近煤层采空区自然发火规律进行研究。研究结果表明:近距离煤层群开采时,随着上下煤层错距的增大,下煤层采空区氧浓度及自燃带最大宽度均下降,上限风速及自燃带最小宽度随错距的增大无明显变化,仅出现小幅上升趋势。上分层采空区内上限风速、下限氧浓度及自燃带宽度均增大。下限氧浓度最大距离与自燃带最大宽度及上限风速最大距离变化趋势基本一致。氧浓度自工作面向采空区深部逐渐变小,在距工作面较近的位置,氧浓度分布线较为密集,在距工作面约25 m后,氧浓度变化逐渐放缓,并在采空区深部呈现出反"Γ"分布。     

采空区矸石压实过程对煤柱支承压力的影响

为了研究采空区压力及煤柱上支承压力随采空区矸石压实程度的变化规律,通过实验室试验、数值模拟等方法,探讨建立了采空区矸石压缩模量与矸石压实率之间的关系式,分析了采空区矸石压力分布随矸石压实率变化规律;基于弹性基础梁理论和弹塑性极限平衡理论建立了煤柱上支承压力与采空区矸石压力间的关系式,分析了煤柱支承压力峰值大小、峰值位置受矸石压实率影响规律。最后,将采空区矸石压缩模量与矸石压实率之间的关系用于FLAC3D数值模拟,与理论形成对比,证明二者结果基本一致。研究表明:矸石压实率越大,采空区压力回升越快,压力恢复至原岩应力的位置距煤壁越近,对应的煤柱上支承压力峰值位置越靠近煤壁,压力峰值越小。     

近距离煤层群同采防灭火技术

以西北矿区某矿近距离煤层群同采采空区自然发火情况为背景,通过理论分析、数值模拟与现场测试对邻近煤层采空区自然发火规律进行研究。研究结果表明:近距离煤层群开采时,随着上下煤层错距的增大,下煤层采空区氧浓度及自燃带最大宽度均下降,上限风速及自燃带最小宽度随错距的增大无明显变化,仅出现小幅上升趋势。上分层采空区内上限风速、下限氧浓度及自燃带宽度均增大。下限氧浓度最大距离与自燃带最大宽度及上限风速最大距离变化趋势基本一致。氧浓度自工作面向采空区深部逐渐变小,在距工作面较近的位置,氧浓度分布线较为密集,在距工作面约25 m后,氧浓度变化逐渐放缓,并在采空区深部呈现出反"Γ"分布。     

特厚煤层综放开采采空区侧向支承压力演化全过程实测研究

为有效获取特厚煤层综放开采采空区侧向支承压力演化全过程,在相邻工作面巷道内利用煤层应力监测系统及电磁波CT探测设备,对采空区侧向支承压力动态演化和静态分布及扩展过程进行了实测分析。通过连续4个月动态监测数据分析发现:自工作面前方110m位置开始,采空区侧向15m范围内煤体支承压力随工作面推进持续发生变化,至采空区内120m趋于稳定;工作面侧向煤体垂直应力依次经历了稳定期、首次增长期、降低期、二次增长期及最终稳定期5个阶段;上覆岩层的破断和煤体塑性破坏2种因素的交叉,造成了采空区侧向不同位置应力峰值拐点时间的同步性及差异性,并以此分析了侧向支承压力动态演化机制。电磁波CT支承压力静态探测分析表明:由于上覆岩层破断的周期性及回转的不均衡性,采动影响范围内,采空区侧向支承压力沿走向方向呈现间隔局部承载的不连续性,分布形态是以某区域为承载中心向煤柱未破坏区近似弧形辐射分布,距离承载中心越远,支承压力越小。该研究结论对煤柱宽度的优化、临空巷道掘进时机的确定具有重要的参考意义。     

千米深井大采高采场围岩应力分布规律数值分析

煤矿深部开采的应力集中异常突出,以唐口煤矿1305工作面为例,利用FLAC3D有限差分软件对千米深井大采高采场围岩应力分布规律进行数值分析。模拟结果表明:1305工作面回采时,在采空区四周煤体内形成对称的"双肺"状支承压力影响区;随着工作面推进,采场支承压力峰值及采空区上覆岩层破坏高度逐渐增大,工作面见方后,采空区顶板破坏高度与超前支承压力峰值变化趋于稳定,支承压力最大峰值约为72MPa,应力集中系数k为3.0;工作面煤壁前方与采空区两侧煤体内支承压力峰值随工作面推进向深部转移,且支承压力影响范围逐渐增大,压力峰值与工作面煤壁之间的距离基本保持在8~15m范围内。     

浅埋深高瓦斯工作面瓦斯抽放对采空区自燃“三带”的影响研究

以五虎山煤矿010908工作面为背景,采用理论分析、数值模拟和现场实测等手段对浅埋深高瓦斯工作面瓦斯抽放对采空区自燃"三带"影响进行研究。研究结果表明:当瓦斯绝对涌出量与采空区漏风量处于均衡状态时,此时瓦斯对煤自燃将出现明显的耦合影响;当采空区漏风量小于瓦斯绝对涌出量时,采空区遗煤自燃将受到阻碍;与之相反,当漏风量大于瓦斯涌出量时,采空区遗煤自燃受瓦斯涌出量的影响较小;高位钻孔与工作面距离越远,采空区内部的漏风路径也越长,采空区氧化带、窒息带所处的区域越向采空区深部扩大,但靠近工作面一侧的氧化带范围并没有出现明显变化。     

基于CFD的小回沟煤矿采空区自燃带分布研究

以CFD模型为基础,利用Fluent软件平台对小回沟2201工作面采空区自燃带分布进行模拟分析。模拟结果表明:小回沟煤矿2201工作面在正常通风量条件下,进风侧采空区自燃带危险区域范围为56~180 m,回风侧采空区自燃带危险区域范围为26~140 m;采空区自燃带深部转移速度、自燃带宽度均随着工作面通风量的增加呈指数函数增大;工作面回采期间在保证安全需风量的情况下,尽量减少工作面的配风量,进而减小自燃带的宽度,有利于采空区防灭火工作。     

无煤柱沿空掘巷在薄煤层中的应用

随着煤炭开采技术的发展及锚杆支护技术的推广应用,宽煤柱已逐步被窄煤柱或无煤柱沿空掘巷所取代。文章主要介绍了安泰煤矿无煤柱沿空掘巷时,制作人造帮、合理选择支护方式及参数、加强管理和观测等实践经验,取得了良好的技术经济效益。     

注氮对相邻采空区自燃“三带”影响模拟研究

相邻工作面开采会导致复杂的漏风情况,浮煤易自燃,增大防火工作的难度。为明确相邻采空区自燃“三带”分布特征及确定最佳注氮防灭火参数,以贵州某矿4244工作面为背景,结合现场实测,应用Fluent流场分析软件,模拟研究不同注氮方案下采空区氧气浓度场分布规律。结果表明,实测结果与模拟相吻合,验证了模拟的可靠性;当注氮位置为X=50 m,注氮流量为100 m3/h时,采空区进、回风巷侧氧化带宽度分别为7 m和38 m,能明显减少本采空区氧化带面积,且能防止氧化带距工作面太近;此工作面进风侧注氮对相邻采空区氧化带影响范围较小,这要求在回采过程中需要对煤柱进行加固,降低孔隙率,控制漏风,减少氧气进入相邻采空区,降低煤自燃风险。模拟结果为相邻采空区灾害防治工作提供了的理论指导。     

近距离采空区下大采高综采面矿压演化规律研究

 为了研究近距离煤层上覆煤层已采对下覆煤层开采时支承压力的影响,基于潘二煤矿18516工作面矿压实测结果,运用FLAC3D大型非线性三维数值模拟软件,从围岩应力场分布角度对上覆已采煤层对18516工作面作用机理进行了分析。结果表明,煤柱下支架来压时最大循环末阻力大于采空区下支架载荷。煤柱下部周期来压时最大循环末阻力小于初次来压时的载荷;采空区下,周期来压时最大循环末阻力略小于初次来压时的载荷,相差不大。采空区影响区域,6煤采空区上方应力呈“鞍”形等值线分布,煤柱影响区域,6煤采空区上方应力呈“拱”形等值线分布。煤柱下的支承压力应力集中系数达到4.6～4.67,是采空区下方应力集中系数的3.5倍,受煤柱高支承压力的影响,工作面开采此位置时的危险程度较高,更易产生片帮、漏顶现象。     

煤层群开采自燃“三带”分布规律及防灭火技术研究

为防止近距离煤层群工作面回采后相邻采空区气流互通引起采空区遗煤自燃，以李家壕煤矿31114综采工作面为工程背景，采用现场实测结合数值模拟的方法，对本煤层进风侧、回风侧及上覆采空区氧浓度分布规律进行测定，依据氧浓度分布规律划定了本煤层采空区自燃“三带”分布范围，并给出了工作面安全回采的最小推进度。同时，利用Fluent软件模拟得到煤层群开采上覆采空区氧浓度分布规律，划定了上覆采空区火灾重点防治区域，该区域位于工作面后方50m范围内的上邻近层工作面遗留煤柱，依据遗留煤柱破碎漏风易发火的特征，提出采用地面封堵、隅角封堵、遗留煤柱注浆相结合的综合防灭火技术。     

多漏风通道采空区自燃火源分布模拟

通过气固能量平衡方程的耦合,建立了采空区多孔介质温度场数学模型.以某矿1307工作面三源二汇采空区为研究对象,分析了影响遗煤自燃火源分布的主要因素.结果表明,多漏风通道采空区风流结构不同于一源一汇,遗煤的氧化升温及温度场分布更为复杂;工作面推进速度越慢、进风量越大、漏风源距工作面越近,高温点升温速率越快.根据模拟结果推测出了该采空区大致的自燃危险区域,为现场防灭火工作提供了重要理论依据和指导.     

架后充填沿空留巷工作面自然发火综合防治技术

小青矿E1404综采工作面为架后充填沿空留巷工作面,存在工作面推进速度较慢、沿空留巷墙漏风等与正常综采工作面不同的自然发火隐患。为防止采空区遗煤自然发火或E1403老采空区漏风自然发火,采取了合理配风、留巷墙喷浆漏、采空区喷洒阻化剂、充填河砂、采空区注氮等一系列综合防火措施,杜绝了自然发火事故发生,确保了小青矿E1404工作面安全顺利回采。     

中厚煤层留窄小煤柱沿空掘巷技术

为提高煤炭资源的回采率,保证矿井安全生产,针对任家庄矿110307工作面具体情况,提出了留窄小煤柱沿空掘巷技术,运用理论研究计算了窄小煤柱的宽度及支护强度,最终确定了沿空掘巷小煤柱的留设宽度为6m及护巷煤柱的支护强度为0.628MPa。现场应用效果表明,110307回风平巷采用窄小煤柱沿空掘巷,巷道顶板下沉量为60mm,实体煤侧移近量为220mm,窄小煤柱侧位移量为120mm,底鼓量为300mm,比原支护底鼓量减少75%,两帮移近量减少63%,满足了生产要求|110307工作面采用留窄小煤柱沿空掘巷与以往采用留25m保护煤柱的布置方式相比较,多回收的煤炭资源65100t,多回收的煤炭资源价值1822.8万元。     

顶板巷抽采量对采空区遗煤氧化区域的扰动效应

顶板巷瓦斯抽采作为一种常用的采空区瓦斯抽采技术手段,在有效治理工作面瓦斯超限问题的同时可能诱导采空区遗煤自燃的发生。为了深入分析顶板巷抽采量对采空区遗煤氧化的扰动效应,本文根据义马耿村煤矿13190工作面的工程条件,建立了同尺寸物理模型并求解了采空区漏风流场和氧气浓度场。结合现场实测数据,在验证模拟可靠性的基础上,以工作面向采空区漏风量的大小、采空区氧化区域的宽度、深度和面积为指标,探讨了顶板巷抽采量变化采空区遗煤氧化的扰动效应。研究结果表明:① 随着顶板巷抽采量的增加,工作面向采空区的漏风区域和漏风量逐渐增大;② 随着顶板巷抽采量的增加,采空区遗煤氧化区域的边界向采空区深部移动,氧化区域的宽度和面积逐渐增大;③ 鉴于顶板巷抽采量对采空区漏风量和氧化区域的扰动效应,应合理设置顶板巷抽采量的大小,以达到瓦斯与煤自燃灾害协调防治的目的。     

煤层综放工作面采空区漏风情况的计算机模拟

采空区漏风是形成煤矿井下自燃的重要因素之一,同时也是国内外煤炭通风研究领域中的重点课题。以山东兖州集团王庄煤矿7150工作面采空区为研究对象,建立了该采空区漏风特性的数学模型,按照实际情况绘制了物理模型及边界条件。利用计算机模拟程序对采空区流场及氧气浓度分布进行模拟分析,并验证了结果的有效性和准确性。本研究为井下采空区防火措施的制定提供了科学依据。     

麻家梁矿近距离煤层开采工作面漏风规律研究

针对近距离煤层开采过程中采空区漏风通道、漏风规律复杂的难题,以麻家梁矿14201综放工作面为研究对象,详细介绍了近距离煤层开采时采空区漏风影响因素,并通过布置测点对14201工作面漏风规律进行分析研究,监测数据表明,工作面区域通风量随工作面风流的流向逐渐降低,工作面区域漏风量随工作面风流的流向逐渐增加,距离胶带顺槽50~75m的范围为工作面通风量最小,漏风量最大的区域,该区域升温煤层氧化升温速度快、自燃危险性高,是14201工作面在生产期间防灭火的重点区域。